探討變頻調(diào)速技術(shù)在電梯舒適度改造中的應(yīng)用

摘?要：隨著我國(guó)科技水平不斷提升，電梯已經(jīng)在我國(guó)高層建筑中非常普及，成為非常重要的出行工具，無(wú)論是在居民樓中還是在商場(chǎng)中，電梯的應(yīng)用都為人們的工作以及生活帶來(lái)了很大的便利。整體來(lái)看，電梯舒適度也在不斷提升，變頻調(diào)速技術(shù)在電梯中的應(yīng)用可以在很大程度上提升電梯舒適度，從而提升了乘客的滿意程度?；诖?，本文也嘗試對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在電梯舒適度改造中應(yīng)用的情況進(jìn)行了分析，并且提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù);電梯舒適度改造;應(yīng)用

在對(duì)電梯進(jìn)行改造的時(shí)候，電梯舒適度是非常重要的指標(biāo)之一，同時(shí)，此項(xiàng)工作在實(shí)際展開的過(guò)程中往往也具有較高的復(fù)雜性，會(huì)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，并且會(huì)應(yīng)用到多種技術(shù)手段。其中，變頻調(diào)速技術(shù)是最為重要的技術(shù)之一，其在我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，尤其在電梯舒適度改造中發(fā)揮出了理想的效果，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在提升了電梯運(yùn)行的可靠性。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

隨著我國(guó)城市化建設(shè)不斷推進(jìn)，高層建筑數(shù)量越來(lái)越多，電梯設(shè)備也已經(jīng)成為我國(guó)高層建筑中不可缺少的組成部分，其對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)的整體發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。從現(xiàn)階段我國(guó)電梯應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，不僅在安全性以及速度上提出了更高的要求，同時(shí)也重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了電梯乘坐的舒適性[1]。從客觀角度來(lái)看，變頻調(diào)速技術(shù)在電梯舒適度改造中的應(yīng)用具有較高的可行性，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中也發(fā)揮出了較為理想的效果，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中并不復(fù)雜，技術(shù)可操作性較強(qiáng)，并且具有智能化的特點(diǎn)，可以針對(duì)電梯的實(shí)際運(yùn)行狀況做出各種響應(yīng)，從而使得電梯的舒適度得到有效提升，并且保證了電梯設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間保持在較高的運(yùn)行水平上，降低了電梯設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的可能性;其次，在對(duì)電梯舒適度進(jìn)行改造的過(guò)程中，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯現(xiàn)階段舒適程度的多方面分析，因此其可行性較高。

二、影響電梯運(yùn)行舒適程度的因素分析

對(duì)于高層建筑的電梯設(shè)備來(lái)說(shuō)，其主要是指應(yīng)用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，并且利用剛性導(dǎo)軌來(lái)運(yùn)行的箱體或者梯級(jí)。對(duì)于這兩種電梯來(lái)說(shuō)，其在我國(guó)高層建筑中都有廣泛應(yīng)用。箱體電梯一般被應(yīng)用在居民樓或者商場(chǎng)中，而對(duì)于梯級(jí)電梯來(lái)說(shuō)，通常只是被應(yīng)用在商場(chǎng)中。對(duì)于箱體電梯而言，其與梯級(jí)電梯相比較，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在不僅可以載人，并且更加方便對(duì)貨物進(jìn)行運(yùn)輸。而對(duì)于梯級(jí)電梯而言，其在載人方面也有自身的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在視野開闊，出現(xiàn)載人安全事故的可能性較小，方便乘客采取相應(yīng)措施[2]。無(wú)論是箱體電梯還是梯級(jí)電梯而言，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中往往其運(yùn)行穩(wěn)定性都會(huì)受到一些外界因素的影響，主要表現(xiàn)在電梯在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有程度不等的振動(dòng)以及噪聲，有的還會(huì)產(chǎn)生較為明顯的沖擊感，這也使得電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性很難得到保證，在人機(jī)工程學(xué)中，上述因素恰恰是對(duì)電梯舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)的重要指標(biāo)。電梯在運(yùn)行過(guò)程中肩負(fù)著重要職責(zé)，要保證乘客的出行安全，因此，在對(duì)其運(yùn)行安全性以及舒適度進(jìn)行控制的時(shí)候，應(yīng)該注意對(duì)影響電梯運(yùn)行穩(wěn)定性的各項(xiàng)因素進(jìn)行深入分析，從而在源頭上解決不利因素對(duì)電梯運(yùn)行的影響，使得電梯運(yùn)行過(guò)程中的舒適性得到提升，同時(shí)也使得電梯運(yùn)行綜合品質(zhì)得到了保證。

三、電梯各個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)析

對(duì)于電梯設(shè)備來(lái)說(shuō)，其會(huì)涉及多個(gè)系統(tǒng)，主要包括導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及安全保護(hù)系統(tǒng)。其中，導(dǎo)向系統(tǒng)主要是由導(dǎo)軌以及導(dǎo)靴構(gòu)成，如果這兩個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)制造誤差，很容易導(dǎo)致電梯噪聲以及轎廂振動(dòng)的情況出現(xiàn)，因此，要對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化加工，在實(shí)際展開加工操作的過(guò)程中，應(yīng)該注意迎合現(xiàn)階段乘客對(duì)電梯舒適度的要求，通過(guò)這種方式來(lái)保證結(jié)構(gòu)制造的精準(zhǔn)性;轎廂系統(tǒng)也會(huì)直接影響到乘客乘坐電梯時(shí)的舒適程度，其主要是在隔音方面產(chǎn)生一定影響;門系統(tǒng)是距離乘客最近的系統(tǒng)，其運(yùn)行情況會(huì)直接關(guān)系到乘客的安全，同時(shí)也直接決定著開、閉門操作的過(guò)程中是否會(huì)產(chǎn)生噪音;電力拖動(dòng)系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)可以近似看作是大腦的中樞神經(jīng)，其會(huì)直接影響到電梯的運(yùn)行方向以及啟動(dòng)速度，在對(duì)其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，其主要作用是對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及啟動(dòng)速度進(jìn)行控制，其控制水平也會(huì)直接影響到電梯的舒適性[3];相比之下，安全防護(hù)系統(tǒng)對(duì)乘客乘坐電梯舒適程度的影響較小，幾乎可以忽略不計(jì)。

四、變頻調(diào)速系統(tǒng)在電梯舒適度改造中的應(yīng)用

（一）變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)用

現(xiàn)階段，我國(guó)電梯系統(tǒng)的運(yùn)行水平正在不斷提升，這與我國(guó)科技水平的快速提升有直接關(guān)系，在這樣的行業(yè)背景之下，人們對(duì)電梯的舒適程度有了更高的期盼以及要求。對(duì)于電梯設(shè)備本身而言，其主要目的就是為用戶提供更加舒適的生活體驗(yàn)以及工作體驗(yàn)，從而保證商務(wù)電梯以及小區(qū)電梯的整體運(yùn)行穩(wěn)定性以及舒適性，這樣才能使建筑物的綜合品質(zhì)得到保證[4]。目前，變頻調(diào)速技術(shù)在我國(guó)高層電梯中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在很大程度上保證了電梯運(yùn)行的安全性。我們可以從變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用這一角度進(jìn)行入手，對(duì)今后電梯舒適度改造工作進(jìn)行深入落實(shí)。首先，變頻調(diào)速系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，可以選擇部分運(yùn)行或者是完全運(yùn)用的方法。隨著對(duì)電梯設(shè)備的研究不斷深入，電梯設(shè)備自身的技術(shù)水平也有了很大的提升，尤其是在舒適程度上提升更加顯著。

（1）變頻調(diào)速控制原理。根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f（1s）/p。其中n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，f為定子的電源頻率，s為轉(zhuǎn)差率，p為電動(dòng)機(jī)極數(shù)。因此，可以通過(guò)改變定在的電源頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)速，但f不能超過(guò)點(diǎn)擊的最大頻率。電梯作為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速時(shí)為保持最大轉(zhuǎn)矩不變，根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式M=CmФIcosφ，式中Cm為電機(jī)常數(shù)，I為轉(zhuǎn)子電流，Ф為電機(jī)氣隙磁通，cosφ為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。必須保持Ф恒定，又根據(jù)電壓公式U=4.44fWkФ，式中U為定子電壓，f為定子電壓頻率，W為定子繞組匝數(shù)，k為電機(jī)常數(shù)，必須保持U/f為常數(shù)，即變頻器必須兼?zhèn)渥儔鹤冾l兩種功能簡(jiǎn)稱為VVVF（Vary?Voltage?Vary?Frequency）型變頻器，這就是VVVF型電梯的基本控制原理。電梯上采用的是交—直—交變頻器，先將交流電經(jīng)整流器整流成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，再經(jīng)過(guò)逆變器把直流電變成頻率和電壓都可變的交流電。

（2）在改善電梯運(yùn)行曲線方面的運(yùn)用。電梯在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)受到外界環(huán)境條件以及自身?xiàng)l件的影響，從而出現(xiàn)運(yùn)行曲線變化幅度較大的現(xiàn)象，為了保證電梯運(yùn)行的平滑穩(wěn)定，應(yīng)該注意對(duì)其運(yùn)行曲線進(jìn)行有效控制。這就需要應(yīng)用到專用的變頻器，通過(guò)電壓、速度以及電流的相互協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的及時(shí)反饋，在提升了電梯運(yùn)行速度的同時(shí)也使其運(yùn)行穩(wěn)定性得到了保證。具體來(lái)說(shuō)，要應(yīng)用交直交變頻器，通過(guò)交流異步模式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，這也使得電梯的運(yùn)行曲線得到了有效改善。變頻器的S曲線最適合于電梯運(yùn)行，它使電梯啟動(dòng)、變速、制動(dòng)時(shí)無(wú)沖擊，在加、減速運(yùn)行中乘客的舒適感非常好。

（3）在抑制電梯運(yùn)行振動(dòng)以及噪音方面的運(yùn)用。變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用可以在很大程度上解決電梯運(yùn)行過(guò)程中的噪音以及振動(dòng)等問(wèn)題，可以為人們帶來(lái)更加舒適的乘坐體驗(yàn)，并且變頻調(diào)速的方式也體現(xiàn)出了較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。通常情況下，導(dǎo)致電梯運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)噪音以及振動(dòng)現(xiàn)象的主要原因體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，導(dǎo)軌偏差較大，導(dǎo)致碰撞現(xiàn)象出現(xiàn);其次，導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良;再次，導(dǎo)靴軸承磨損嚴(yán)重;最后，鋼絲繩張力調(diào)整不良。將變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用到電梯改造中之后，應(yīng)用多微機(jī)串行的方式來(lái)對(duì)邏輯系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以對(duì)電梯運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部信息的及時(shí)處理，掌握了電梯外部設(shè)備的情況，提升了電梯運(yùn)行舒適程度。

（二）電梯編程控制器改造

最近幾年，可編程控制器在高層電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有效降低了電梯噪音，提升了電梯舒適程度，與此同時(shí)，可編程控制器的應(yīng)用也降低了電梯事故的發(fā)生率，使得電梯設(shè)備運(yùn)行更加趨向于平穩(wěn)。目前來(lái)看，對(duì)電梯編程控制器進(jìn)行改造已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，高性能的編程控制器可以使得乘客乘坐電梯的舒適性以及安全性得到保障，需要有高水平的變頻調(diào)速技術(shù)作為基礎(chǔ)，并且注意對(duì)力矩特性進(jìn)行切換。

（1）信號(hào)控制體系。對(duì)于電梯設(shè)備來(lái)說(shuō)，其信號(hào)控制主要是由相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在對(duì)運(yùn)作模式進(jìn)行改造的時(shí)候，應(yīng)該注意對(duì)其安全保護(hù)信號(hào)以及內(nèi)指令信號(hào)外召喚信號(hào)進(jìn)行確立，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)作模式的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯開門關(guān)門的有效控制。硬件設(shè)計(jì)是編程控制器中非常重要的組成部分，在進(jìn)行編程控制器設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該注意對(duì)編碼方法進(jìn)行確定，根據(jù)所輸入的內(nèi)容來(lái)確定最終的數(shù)據(jù)輸出類型，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的確定。在進(jìn)行外接近直流繼電器輸出的時(shí)候，應(yīng)該保證兩端的續(xù)流二極管可以提升觸點(diǎn)使用期限。在進(jìn)行梯形圖程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該注意對(duì)設(shè)計(jì)型號(hào)的控制體系軟件進(jìn)行深入分析，對(duì)相關(guān)信號(hào)控制體系以及控制功能進(jìn)行分析，從而確定信號(hào)體系當(dāng)前的工作狀態(tài)，在工作過(guò)程中，應(yīng)該注意根據(jù)工作順序畫出相應(yīng)的功能圖，然后以此作為依據(jù)來(lái)進(jìn)行梯形圖程序軟件的設(shè)計(jì)。例如，在編程控制器正常運(yùn)行的過(guò)程中，電梯處在鄰近層，這時(shí)候必定會(huì)轉(zhuǎn)化為中速或者是慢速運(yùn)行，這一轉(zhuǎn)化過(guò)程較為迅速，主要是依照速度曲線來(lái)發(fā)生改變，從而保證了轎廂內(nèi)部乘客的安全，也使得乘客電梯乘坐的舒適程度得到了提升。

（2）拖動(dòng)控制體系。對(duì)于電梯編程控制器來(lái)說(shuō)，電梯拖動(dòng)體系的品質(zhì)會(huì)直接關(guān)系到乘客乘坐電梯時(shí)的舒適感，同時(shí)也會(huì)直接影響到平層的精度。對(duì)于可編程控制器而言，正反信號(hào)以及速度信號(hào)會(huì)直接影響到變頻器的運(yùn)行情況，因此，要根據(jù)事先設(shè)定好的運(yùn)作曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制，電梯在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，其運(yùn)作曲線往往是動(dòng)態(tài)性的，根據(jù)相應(yīng)的調(diào)查研究，可以發(fā)現(xiàn)，如果電梯從零速開始加速，一直到穩(wěn)定勻速運(yùn)行的狀態(tài)，其整個(gè)過(guò)程變化較為迅速。在運(yùn)行過(guò)程中，鄰近層的運(yùn)作往往會(huì)直接影響到中速運(yùn)作曲線的變化以及選擇，從而需要減速制動(dòng)。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)城市化建設(shè)水平不斷提升，高層建筑數(shù)量業(yè)越來(lái)越多，電梯設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越普及，變頻調(diào)速技術(shù)在電梯設(shè)備中的應(yīng)用發(fā)揮出了較為理想的效果。變頻變壓電梯是由先進(jìn)技術(shù)作為支持，使得電梯設(shè)備性能得到明顯提升，電梯在運(yùn)行過(guò)程中，舒適程度、節(jié)能效果以及平層準(zhǔn)確性都有了較為理想的提升，同時(shí)也提升了電梯設(shè)備的整體運(yùn)行安全性。與傳統(tǒng)的電梯設(shè)備相比較，變頻變壓電梯在調(diào)速性能上有了很大的改變，這也使其節(jié)能效果更加理想，隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，此種電梯設(shè)備的應(yīng)用范圍勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，從而為人們的日常出行帶來(lái)方便。

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作者簡(jiǎn)介：吳慈軍（1973—?），男，大專，工程師，杭州奧立達(dá)金華分公司總經(jīng)理，研究方向：電梯結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)。